5G 時(shí)代的到來(lái)為智能手機(jī)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)，據(jù) Strategy Analytics 近日發(fā)布的最新報(bào)告顯示，今年一季度全球 5G 手機(jī)需求大漲，其首季出貨量，超過(guò)去年的 1870 萬(wàn)臺(tái)至 2410 萬(wàn)臺(tái)。

5G 智能手機(jī)的發(fā)展也為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新一輪的技術(shù)變革。眾所周知，5G 時(shí)代下，移動(dòng)設(shè)備能夠使用的頻段逐漸增多，這也意味著需要增加更多的射頻元件。射頻前端器件的數(shù)量增加導(dǎo)致手機(jī)內(nèi) PCB 空間緊張，工藝難度提升，這也導(dǎo)致射頻前端的復(fù)雜性呈指數(shù)增長(zhǎng)。為了保障智能手機(jī)能夠在滿足 5G 性能要求的情況下向輕薄化方向發(fā)展，集成式射頻前端應(yīng)運(yùn)而生。

射頻前端模塊的發(fā)展

射頻前端向模塊化發(fā)展的歷史，可以追溯到當(dāng)時(shí)的 4G 時(shí)代。3G/4G 時(shí)代射頻前端集成度取決于設(shè)計(jì)和性價(jià)比，在這種情況下，射頻前端以分立式和模塊這兩種方式存在于市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)，出于空間的考慮，4G 時(shí)代的高端手機(jī)往往會(huì)采用射頻前端模塊。

隨著射頻前端模塊技術(shù)的成熟以及市場(chǎng)的需求，自 2016 年以后，市場(chǎng)中主要的射頻前端都開(kāi)始向模塊化方向發(fā)展，雙工器、天線開(kāi)關(guān)等幾大模塊開(kāi)始被集成到射頻前端中。在這期間，射頻前端模塊也發(fā)展出了數(shù)種類別，包括 ASM，F(xiàn)EMiD，PAMiD 等等。其中，目前模組化程度最高的是 PAMiD，主要集成了多模多頻的 PA、RF 開(kāi)關(guān)及濾波器等元件。對(duì)于手機(jī)廠商來(lái)說(shuō)，PAMiD 的出現(xiàn)讓射頻前端從以前一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程變得更加簡(jiǎn)單。

而伴隨著 5G 時(shí)代的來(lái)臨，手機(jī)所需的 PAMiD 也正在持續(xù)進(jìn)行著整合。Qorvo 作為全球射頻領(lǐng)域的佼佼者，其利用高度集成的中頻/高頻模塊解決方案，已經(jīng)為多家智能手機(jī)制造商提供了廣泛的新產(chǎn)品發(fā)布支持。

對(duì)于 PAMiD 接下來(lái)的發(fā)展，Qorvo 認(rèn)為，將 LNA 集成到 PAMiD 中，是推動(dòng)射頻前端模塊繼續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧Ｓ袌?bào)道指出，隨著 5G 商業(yè)化落地，智能手機(jī)中天線和射頻通路的數(shù)量將顯著增多，對(duì)射頻低噪聲放大器的數(shù)量需求會(huì)迅速增加，而手機(jī) PCB 卻沒(méi)有更多的空間。在這種情況下，將 LNA 集成到 PAMiD 中成為了行業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì)。Qorvo 表示，從 PAMiD 到 L-PAMiD，射頻前端模塊可以實(shí)現(xiàn)更小尺寸，支持更多功能。

RF 自屏蔽技術(shù)將在 5G 時(shí)代發(fā)揮更大的作用

蜂窩發(fā)射模塊對(duì)手機(jī)內(nèi)的任何元件來(lái)說(shuō)都將產(chǎn)生輻射功率，從而可能誘發(fā) EMI 和 RFI，伴隨著越來(lái)越多的元件都被集成到射頻前端中，產(chǎn)生 EMI 和 RFI 的風(fēng)險(xiǎn)也變得越來(lái)越大。在這種情況下，就需要 RF 屏蔽技術(shù)來(lái)降低與 EMI 及 RFI 相關(guān)的輻射。

RF 屏蔽技術(shù)并不是面向 5G 的全新技術(shù)。在過(guò)去，射頻前端模塊采用外置機(jī)械屏蔽罩的方式進(jìn)行 RF 屏蔽，但采用外置機(jī)械屏蔽罩的方式可能會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降，也可能會(huì)導(dǎo)致諧波升高。

針對(duì)這種情況，Qorvo 推出了 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Micro Shield 自屏蔽技術(shù)就是在模塊的表面再涂一層合金，取代原來(lái)外置的機(jī)械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號(hào)的作用。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，最早一代的 Micro Shield 技術(shù)可將當(dāng)時(shí)RF的高度和體積分別降低 15% 和 25%。這也使得采用 Micro Shield 技術(shù)的手機(jī)制造商能夠在更小的板級(jí)空間上，獲得更高的 RF 性能。

尤其是在 5G 時(shí)代下，手機(jī)需要支持更多的頻段。但由于 RF 信號(hào)在發(fā)送時(shí)會(huì)對(duì)其他敏感模擬電路模塊造成干擾，這就需要更合理 PCB 布局來(lái)減少 RF 信號(hào)產(chǎn)生的影響，而采用 RF 自屏蔽技術(shù)則可以讓 PCB 的布局更加靈活。同時(shí)，5G 時(shí)代的到來(lái)，手機(jī) PCB 的空間變得越來(lái)越緊張，更小的模塊設(shè)計(jì)成為了手機(jī)元件未來(lái)發(fā)展的方向之一，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，用 RF 自屏蔽技術(shù)來(lái)代替厚重的機(jī)械屏蔽罩也就成為一股行業(yè)潮流。在這種市場(chǎng)需求下，Qorvo 所推出的 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就被凸顯了出來(lái)。

Qorvo 認(rèn)為，Micro Shield 自屏蔽技術(shù)將在 5G 時(shí)代發(fā)揮更大的作用。結(jié)合 5G 時(shí)代的集成化趨勢(shì)來(lái)看，Micro Shield 自屏蔽技術(shù)將有助于 L-PAMiD 的進(jìn)一步發(fā)展。Qorvo 指出，因?yàn)橥獠?LNA 通常在物理上不靠近功放，因此，PAMiD 對(duì) RF 自屏蔽的需求并不高（PAMiD 往往會(huì)采用外置機(jī)械屏蔽罩的方式）。但伴隨著 5G 時(shí)代對(duì) L-PAMiD 需求的增加，如果外置機(jī)械屏蔽罩設(shè)計(jì)不正確，L-PAMiD 的靈敏度將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。因此，受惠于 5G 時(shí)代的來(lái)臨，Micro Shield 自屏蔽技術(shù)的價(jià)值將得以放大。下圖顯示：經(jīng)過(guò)優(yōu)良設(shè)計(jì)的自屏蔽模組，能夠 100 倍地減少 LNA 區(qū)域的表面電流。

射頻前端模塊未來(lái)發(fā)展方向

從 Qorvo 在射頻前端的發(fā)展路線圖來(lái)看，將 LNA 集成到 PAMiD 中以及采用自屏蔽技術(shù)將是手機(jī)射頻前端模塊未來(lái)發(fā)展的兩個(gè)重要方向。

就目前市場(chǎng)情況來(lái)看，PAMiD 是高度整合的定制模組，雖然它能夠帶來(lái)足夠高的性能體驗(yàn)，但由于其成本高，因此，也僅有 Apple、三星和華為等少數(shù)廠商選用。同樣，Micro Shield 自屏蔽技術(shù)也是由于成本原因，而往往僅被高端手機(jī)所采用。但是伴隨著 5G 時(shí)代的到來(lái)，采用 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)的 L-PAMiD 顯然能夠?yàn)閺S商帶來(lái)更大的價(jià)值，這也就意味著這種射頻前端模塊在中低端手機(jī)領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。

Qorvo 指出，伴隨著 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)在工藝上的改進(jìn)，這種技術(shù)的成本有望進(jìn)一步降低。同時(shí)，L-PAMiD 的成本也會(huì)隨著技術(shù)的成熟而降低。按照這種發(fā)展趨勢(shì)，采用 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)的 L-PAMiD 將會(huì)逐漸被中低端手機(jī)所接受。Qorvo 預(yù)計(jì)，在今年下半年，市場(chǎng)中就會(huì)有中低端手機(jī)采用這種射頻前端模塊。

結(jié)語(yǔ)

射頻前端模塊的技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。在 5G 時(shí)代的潮流中，射頻前端模塊也在進(jìn)行著新一輪的技術(shù)革新。Qorvo 作為射頻前端模塊領(lǐng)域的重量級(jí)玩家之一，他在射頻前端模塊上的技術(shù)更新，或許能夠代表著這個(gè)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。